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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer kraftfahrzeugseitigen elektrischen Bordnetzstruktur, welche Bordnetzstruktur wenigstens eine zur elektrischen Versorgung von in die Bordnetzstruktur geschalteten elektrischen Verbrauchern eingerichtete, wenigstens eine elektrische Energiespeichereinrichtung sowie wenigstens eine dazu in Reihe geschaltete elektrische Kondensatoreinrichtung umfassende Energiespeicheranordnung, mehrere in die Bordnetzstruktur geschaltete, über die Energiespeicheranordnung elektrisch versorgbare oder versorgte elektrische Verbraucher sowie wenigstens eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung einer elektrischen Schalteinrichtung, über welche die wenigstens eine elektrische Energiespeichereinrichtung in Abhängigkeit des Vorliegens einer ermittelten Notfallinformation elektrisch von der Bordnetzstruktur trennbar ist, umfasst.
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Es ist bekannt, dass Teile von kraftfahrzeugseitigen Energiespeicheranordnungen darstellende elektrische Energiespeichereinrichtungen, wie z. B. Lithium-Batterien, aus sicherheitsrelevanten Aspekten im Falle von Kollisionen, allgemein in Notfallsituationen, eines Kraftfahrzeugs elektrisch von einer kraftfahrzeugseitigen Bordnetzstruktur zu trennen sind.
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In diesem Fall ist die elektrische Versorgung von in die elektrische Bordnetzstruktur geschalteten elektrischen Verbrauchern unterbrochen, so dass deren Betrieb nur noch eingeschränkt bzw. in der Regel überhaupt nicht mehr möglich ist. Mithin können im Rahmen entsprechender Notfallsituationen sicherheitsrelevante elektrische Verbraucher gegebenenfalls nur noch eingeschränkt bzw. überhaupt nicht mehr betrieben werden. Dies stellt einen verbesserungswürdigen Zustand dar.
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DE 10 2011 011 798 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines Energiespeichers, wobei die Versorgung eines Niedervoltnetzes durch ein Hochvoltnetz gegenüber bekannter Verfahren sicherer gestaltet werden soll. Das Niedervoltnetz ist hierbei mit einem Gleichspannungswandler mit dem Hochvoltnetz, das im Normalfall von einem Energiespeicher versorgt wird, verbunden, wobei das Hochvoltnetz im Fehlerfall über Leistungsschütze von dem Energiespeicher getrennt werden kann. Ein weiterer Gleichspannungswandler ist dafür vorgesehen, dass auch im Fehlerfall eine sichere Versorgung des Niedervoltnetzes, insbesondere unter weiterer Verwendung eines Doppelschichtkondensators, sichergestellt ist.
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DE 10 2007 043 578 A1 beschreibt ein Verfahren zur Rückgewinnung kinetischer Energie eines bewegten Fahrzeuges, wobei im Antriebsstrang zumindest eines Rades des Kraftfahrzeugs mindesteins ein generatorisch betreibbarer Elektromotor angeordnet ist. In einem Störfall bezüglich der Energieversorgung ist vorgesehen, dass alle sicherheitsrelevante Funktionen durch von dem Elektromotor erzeugte elektrische Energie in Betrieb gehalten werden.
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Eine Vorrichtung zur Energieversorgung eines Bordnetzes, wobei ein mit einer Brennkraftmaschine gekoppelter Starter-Generator, ein Doppelschichtkondensator und zumindest ein erster Energiespeicher vorgesehen ist, ist in
DE 103 05 357 A1 offenbart. Hierbei können sicherheitsrelevante Komponenten über drei Sicherheitsschalter von dem Starter-Generator, dem Doppelschichtkondensator und dem zumindest ersten Energiespeicher mit Energie versorgt werden.
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Eine Vorrichtung zur Energieversorgung eines Kraftfahrzeugs ist in
EP 2 682 309 A1 offenbart. Ein Superkondensator wird während eines Normalbetriebs des Kraftfahrzeugs geladen, wobei bei einem Spannungseinbruch dadurch die Komponenten eines Insassen-Rückhaltesystem versorgt werden. Hierbei wird der Zustand des Fahrzeugs insbesondere durch Crashsensoren erfasst.
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In
DE 10 2012 201 607 A1 ist eine Sicherheitsvorrichtung offenbart, bei der im Falle eines Unfalls zuerst die Trennung eines Fahrzeugverbraucher von einem elektrischen Energiespeicher und danach, bei Vorliegen mindestens einer weiteren definierten Bedingung, eine entsprechende Verbindung vorgesehen ist.
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DE 10 2012 019 607 A1 offenbart eine Energiespeicheranordnung für ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs, bei der eine Batterie und eine parallel zur Batterie geschaltete und über eine Schalteinrichtung mit der Batterie verbundene Kondensatoreinrichtung vorgesehen ist. Im Falle eines Defekts der Batterie wird die Kondensatoreinrichtung als redundante Energiequelle für die sicherheitsrelevanten Verbraucher genutzt.
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Ferner ist in
DE 10 2012 011 840 A1 ein ein Hochvoltnetz mit einem Hochvoltenergiespeicher sowie ein Niedervoltnetz mit einem Niedervoltenergiespeicher umfassendes Bordnetz für ein Kraftfahrzeug offenbart. Zwischen dem Hochvoltnetz und dem Niedervoltnetz sind zwei elektrische Wandlervorrichtungen geschaltet. Zudem können zur Erhöhung der Nennspannung des Niedervoltenergiespeichers dessen Speicherelemente und ein Kondensator in Serie geschaltet sein.
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In dem in
DE 10 2009 043 878 A1 offenbaren Verfahren ist vorgesehen, dass im Falle einer kurzzeitigen Belastung eines bordseitigen Energiespeichers, insbesondere eines Fahrzeug-Bordnetzes, ein dynamischer Energiespeicher wie beispielsweise ein Kondensator parallel oder in Reihe zu dem Energiespeicher zugeschaltet wird.
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Zudem ist in
US 2010/0308650 A1 ein weiteres Bordnetz eines Automobils offenbart.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Betrieb einer kraftfahrzeugseitigen elektrischen Bordnetzstruktur anzugeben.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, welches sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, dass bei Vorliegen einer ermittelten Notfallinformation und einer darauf basierend erfolgten elektrischen Trennung der wenigstens einen elektrischen Energiespeichereinrichtung von der Bordnetzstruktur, wenigstens ein elektrischer Verbraucher über die wenigstens eine elektrische Kondensatoreinrichtung elektrisch versorgt wird, wobei die Notfallinformation eine eine Kollision des Kraftfahrzeugs mit wenigstens einem Kollisionsobjekt betreffende Notfallsituation beschreibt und über eine Notfallinformationsermittlungseinrichtung ermittelt wird.
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Das erfindungsgemäße Prinzip ermöglicht auch bei Vorliegen einer entsprechenden Notfallsituation eines Kraftfahrzeugs und einer darauf basierend erfolgten elektrischen Trennung der elektrischen Energiespeichereinrichtung, kurz Energiespeichereinrichtung, von der Bordnetzstruktur eine elektrische Versorgung wenigstens eines in die Bordnetzstruktur geschalteten elektrischen Verbrauchers zumindest für eine bestimmte Zeitdauer. Die Zeitdauer ergibt sich im Wesentlichen aus dem elektrischen Energieinhalt der wenigstens einen elektrischen Kondensatoreinrichtung, kurz Kondensatoreinrichtung, zum Zeitpunkt der elektrischen Trennung der wenigstens einen Energiespeichereinrichtung von der Bordnetzstruktur.
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Die auch im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens aus sicherheitsrelevanten Aspekten vorgenommene elektrische Trennung der wenigstens einen Energiespeichereinrichtung von der Bordnetzstruktur führt mit dem erfindungsgemäßen Prinzip sonach nicht dazu, dass sämtliche in die Bordnetzstruktur geschaltete elektrische Verbraucher im Falle eines Notfalls des Kraftfahrzeugs, d. h. insbesondere im Falle einer Kollision des Kraftfahrzeugs mit einem Kollisionsobjekt, nicht mehr elektrisch versorgt werden und somit in ihrem Betrieb eingeschränkt respektive gänzlich außer Betrieb genommen werden. Vermittels der der Energiespeicheranordnung zugehörigen wenigstens einen Kondensatoreinrichtung können auch im Falle einer entsprechenden Notfallsituation einzelne oder mehrere elektrische Verbraucher zumindest für eine bestimmte Zeitdauer weiterhin mit elektrischer Energie versorgt und demnach weiterhin betrieben werden.
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Das erfindungsgemäße Prinzip macht sich dabei zunutze, dass Kondensatoreinrichtungen in entsprechenden Notfallsituationen nicht zwingend von der Bordnetzstruktur zu trennen sind, da von diesen, insbesondere im Vergleich zu entsprechenden Energiespeichereinrichtungen, kein sicherheitsrelevantes Risiko ausgeht. Insbesondere besteht bei entsprechenden Kondensatoreinrichtungen keine Gefahr, dass sich diese bedingt durch eine Notfallsituation, wie z. B. eine Kollision, des Kraftfahrzeugs unkontrolliert erwärmen.
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Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Bordnetzstruktur bei normalem bzw. störungsfreiem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs, d. h. bei nicht Vorliegen einer entsprechenden Notfallsituation und demzufolge bei nicht Vorliegen einer ermittelten Notfallinformation, typischerweise derart betrieben, dass die elektrische Versorgung entsprechender elektrischer Verbraucher über die gesamte Energiespeicheranordnung, d. h. insbesondere über die wenigstens eine Energiespeichereinrichtung, erfolgt. Mit anderen Worten werden die elektrischen Verbraucher bei nicht Vorliegen einer Notfallinformation typischerweise über die gesamte Energiespeicheranordnung, d. h. insbesondere über die wenigstens eine Energiespeichereinrichtung, elektrisch versorgt.
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Mittels des erfindungsgemäßen Prinzips ist allerdings im Falle einer Notfallsituation des Kraftfahrzeugs und demzufolge bei Vorliegen einer die Notfallsituation abbildenden Notfallinformation eine Notfallenergieversorgung wenigstens eines in die Bordnetzstruktur geschalteten elektrischen Verbrauchers realisiert. Die Notfallenergieversorgung des wenigstens einen elektrischen Verbrauchers erfolgt dabei, wie sich aus vorstehenden Ausführungen ergibt, über die wenigstens eine Kondensatoreinrichtung. Über die wenigstens eine Energiespeichereinrichtung erfolgt in diesem Fall keine elektrische Versorgung des wenigstens einen elektrischen Verbrauchers.
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Die Auswahl, welche elektrischen Verbraucher im Falle eines Notfalls des Kraftfahrzeugs über die wenigstens eine Kondensatoreinrichtung mit elektrischer Energie versorgt werden, kann über die Steuereinrichtung erfolgen. Entsprechend sind in der Steuereinrichtung zweckmäßig bestimmte vorgegebene bzw. vorgebbare Auswahlkriterien hinterlegt, auf Grundlage welcher, typischerweise unter Berücksichtigung des elektrischen Energieinhalts der wenigstens einen Kondensatoreinrichtung, gezielt eine elektrische Versorgung bestimmter elektrischer Verbraucher herbeigeführt werden kann.
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Die Auswahl, welche elektrischen Verbraucher im Falle eines Notfalls des Kraftfahrzeugs über die wenigstens eine Kondensatoreinrichtung mit elektrischer Energie versorgt werden, kann auch dadurch erfolgen bzw. vorgegeben sein, dass von Haus aus nur bestimmte elektrische Verbraucher mit der wenigstens einen Kondensatoreinrichtung elektrisch verbunden sind, so dass grundsätzlich allein diese über die Kondensatoreinrichtung elektrisch versorgbar sind. Hierfür sind gesonderte elektrische Verbindungen, d. h. insbesondere elektrische Leitungsverbindungen, wie z. B. elektrische Klemmen, zwischen der wenigstens einen Kondensatoreinrichtung und diesen elektrischen Verbrauchern vorzusehen bzw. vorhanden. Selbstverständlich ist es auch hier möglich, dass über die Steuereinrichtung innerhalb dieser elektrischen Verbraucher eine Auswahl auf Grundlage bestimmter vorgegebener oder vorgebbarer Auswahlkriterien, typischerweise unter Berücksichtigung des elektrischen Energieinhalts der wenigstens einen Kondensatoreinrichtung, erfolgt.
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Die vorgegebenen oder vorgebbaren Auswahlkriterien beinhalten z. B. sicherheitsrelevante Aspekte, so dass ausschließlich oder vornehmlich elektrische Verbraucher elektrisch versorgt werden, welche im Zusammenhang mit der jeweiligen Notfallsituation des Kraftfahrzeugs sicherheitsrelevante Aufgaben bzw. Funktionen übernehmen können. Hierzu zählt beispielsweise eine Türentriegelungseinrichtung zum Entriegeln wenigstens einer kraftfahrzeugseitigen Tür und/oder einer kraftfahrzeugseitigen Heckklappe, eine Fensteröffnungseinrichtung zum Öffnen wenigstens eines kraftfahrzeugseitigen Fensters, eine Beleuchtungseinrichtung zum wenigstens teilweisen Beleuchten einer kraftfahrzeugseitigen Fahrgastzelle und/oder zum wenigstens teilweisen Beleuchten einer das Kraftfahrzeug umgebenden Umgebung, d. h. z. B. eine als Warnblinkanlage betreibbare Beleuchtungseinrichtung, oder eine Kommunikationseinrichtung zum Kommunizieren mit wenigstens einem Kommunikationspartner, insbesondere einer Notfallzentrale und/oder einer Servicezentrale. Übe die Kommunikationseinrichtung können sonach, insbesondere automatisiert, entsprechende Mitteilungen an einen Kommunikationspartner kommuniziert werden, so dass dieser über die Notfallsituation des Kraftfahrzeugs unterrichtet wird. Die Kommunikation erfolgt typischerweise über ein Drahtlosnetzwerk, wie z. B. das Internet.
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Mithin ist es zweckmäßig, wenn bei Vorliegen einer ermittelten Notfallinformation und einer darauf basierend erfolgten elektrischen Trennung der elektrischen Energiespeichereinrichtung von der Bordnetzstruktur ein elektrischer Verbraucher in Form einer Türentriegelungseinrichtung zum Entriegeln wenigstens einer kraftfahrzeugseitigen Tür und/oder einer kraftfahrzeugseitigen Heckklappe und/oder in Form einer Fensteröffnungseinrichtung zum Öffnen wenigstens eines kraftfahrzeugseitigen Fensters und/oder in Form einer Beleuchtungseinrichtung zum wenigstens teilweisen Beleuchten einer kraftfahrzeugseitigen Fahrgastzelle und/oder zum wenigstens teilweisen Beleuchten einer das Kraftfahrzeug umgebenden Umgebung und/oder in Form einer Kommunikationseinrichtung zum Kommunizieren mit wenigstens einem Kommunikationspartner, insbesondere einer Notfallzentrale und/oder einer Servicezentrale, über die wenigstens eine Kondensatoreinrichtung elektrisch versorgt wird.
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Eine entsprechende Notfallinformation, auf Grundlage welcher die Steuereinrichtung wenigstens eine zwischen die wenigstens eine Energiespeichereinrichtung und die Bordnetzstruktur geschaltete elektrische Schalteinrichtung, bei welcher Schalteinrichtung es sich z. B. um einen mechanischen oder elektronischen Schalter handelt, ansteuert bzw. betätigt, um die wenigstens eine Energiespeichereinrichtung elektrisch von der Bordnetzstruktur zu trennen, beschreibt typischerweise eine, insbesondere eine Kollision des Kraftfahrzeugs mit wenigstens einem Kollisionsobjekt betreffende, Notfallsituation des Kraftfahrzeugs.
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Eine entsprechende Notfallinformation auf Grundlage welcher die Steuereinrichtung wenigstens eine zwischen die wenigstens eine Energiespeichereinrichtung und die Bordnetzstruktur geschaltete elektrische Schalteinrichtung, bei welcher Schalteinrichtung es sich z. B. um einen mechanischen oder elektronischen Schalter handelt, ansteuert bzw. betätigt, um die wenigstens eine Energiespeichereinrichtung elektrisch von der Bordnetzstruktur zu trennen, kann jedoch zusätzlich auch einen sicherheitsrelevanten Schaden der Energiespeichereinrichtung, z. B. in Form einer unabhängig von einer Kollision des Kraftfahrzeugs entstehende unkontrollierte Erwärmung, beschreiben.
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Die Notfallinformation wird typischerweise über eine Notfallinformationsermittlungseinrichtung ermittelt. Eine solche Notfallinformationsermittlungseinrichtung umfasst geeignete Sensoreinrichtungen, über welche sich eine entsprechende Notfallsituation ermitteln lässt, oder kommuniziert mit solchen. Bei entsprechenden Sensoreinrichtungen kann es sich z. B. um so genannte Crash-Sensoren handeln, welche in modernen Kraftfahrzeugen, gegebenenfalls als Teil von Fahrerassistenzsystemen bzw. aktiven oder passiven Sicherheitssystemen, vorhanden sind, oder der Energiespeichereinrichtung zugeordnete Temperatur-Sensoren, z. B. als Teil eines energiespeichereinrichtungsseitigen Temperaturüberwachungseinrichtung, handeln.
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Unter einer elektrischen Energiespeichereinrichtung ist typischerweise eine bestimmte Anzahl an in jeweiligen Energiespeicherzellgehäusen aufgenommene Energiespeicherzellen zu verstehen. Der Begriff „Energiespeichereinrichtung“ bezieht sich sonach stets auf wenigstens eine in einem Energiespeicherzellgehäuse aufgenommene Energiespeicherzelle. Die Energiespeichereinrichtung kann daher im Allgemeinen auch als elektrische Batterie bezeichnet bzw. erachtet werden.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Bordnetzstruktur für ein Kraftfahrzeug. Die Bordnetzstruktur umfasst als wesentliche Bestandteile wenigstens eine zur elektrischen Versorgung von in die Bordnetzstruktur geschalteten elektrischen Verbrauchern eingerichtete, wenigstens eine elektrische Energiespeichereinrichtung sowie wenigstens eine elektrische Kondensatoreinrichtung umfassende Energiespeicheranordnung, mehrere in die Bordnetzstruktur geschaltete, über die Energiespeicheranordnung elektrisch versorgbare oder versorgte elektrische Verbraucher sowie wenigstens eine zur Ansteuerung einer elektrischen Schalteinrichtung, bei welcher es sich z. B. um einen mechanischen oder elektronischen Schalter handelt und über welche die wenigstens eine elektrische Energiespeichereinrichtung in Abhängigkeit des Vorliegens einer ermittelten Notfallinformation elektrisch von der Bordnetzstruktur trennbar ist, eingerichtete Steuereinrichtung.
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Die Bordnetzstruktur zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass sie zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist. Mithin gelten sämtliche Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren analog für die Bordnetzstruktur. Gleichermaßen gelten nachfolgende Ausführungen im Zusammenhang mit der Bordnetzstruktur analog für das Verfahren.
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Die der Energiespeicheranordnung zugehörige wenigstens eine Kondensatoreinrichtung ist zweckmäßig über wenigstens eine separate elektrische Leitungsverbindung, d. h. z. B. über wenigstens eine separate Klemme, mit dem wenigstens einen elektrischen Verbraucher verbunden. Die Bordnetzstruktur ist sonach zweckmäßig derart eingerichtet, dass von Haus aus eine eigene bzw. separate elektrische Verbindung zwischen der wenigstens einen Kondensatoreinrichtung und der Bordnetzstruktur respektive den oder bestimmten in diese geschalteten elektrischen Verbrauchern vorhanden ist. Über diese elektrische Verbindung ist im Falle einer entsprechenden Notfallsituation des Kraftfahrzeugs eine elektrische Versorgung der oder bestimmter elektrischer Verbraucher über die wenigstens eine Kondensatoreinrichtung möglich.
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Bei dem wenigstens einen bei Vorliegen einer ermittelten Notfallinformation und einer darauf basierend erfolgten elektrischen Trennung der elektrischen Energiespeichereinrichtung von der Bordnetzstruktur, wenigstens einen über die wenigstens eine elektrische Kondensatoreinrichtung elektrisch versorgten elektrischen Verbraucher handelt es sich insbesondere um einen im Rahmen einer entsprechenden Notfallsituation, wie z. B. einer Kollision, des Kraftfahrzeugs sicherheitsrelevanten elektrischen Verbraucher. Hierzu zählt insbesondere eine Türentriegelungseinrichtung zum Entriegeln wenigstens einer kraftfahrzeugseitigen Tür und/oder einer kraftfahrzeugseitigen Heckklappe und/oder eine Fensteröffnungseinrichtung zum Öffnen wenigstens eines kraftfahrzeugseitigen Fensters und/oder eine Beleuchtungseinrichtung zum wenigstens teilweisen Beleuchten einer kraftfahrzeugseitigen Fahrgastzelle und/oder zum wenigstens teilweisen Beleuchten einer das Kraftfahrzeug umgebenden Umgebung, d. h. z. B. eine als Warnblinkanlage betreibbare Beleuchtungseinrichtung, und/oder eine Kommunikationseinrichtung zum Kommunizieren mit wenigstens einem Kommunikationspartner, insbesondere einer Notfallzentrale und/oder einer Servicezentrale.
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Die Steuereinrichtung kommuniziert zweckmäßig mit einer Notfallinformationsermittlungseinrichtung zum Ermitteln einer eine Kollision des Kraftfahrzeugs mit wenigstens einem Kollisionsobjekt betreffende oder gegebenenfalls zusätzlich einer einen Schaden der wenigstens einen Energiespeichereinrichtung betreffende Notfallsituation beschreibenden Notfallinformation. Wie im Zusammenhang mit dem Verfahren erwähnt, umfasst eine entsprechende Notfallinformationsermittlungseinrichtung typischerweise geeignete Sensoreinrichtungen, über welche sich entsprechende Notfallsituationen ermitteln lassen, oder kommuniziert mit solchen.
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Die Steuereinrichtung umfasst zudem zweckmäßig wenigstens eine elektrische Wandlereinrichtung, insbesondere in Form eines Gleichspannungswandlers (DC/DC-Wandlers) oder kommuniziert mit einer solchen. Über eine Wandlereinrichtung lässt sich ein bestimmter elektrischer Energieinhalt bzw. eine bestimmte elektrische Energiemenge aus der wenigstens einen Kondensatoreinrichtung, welche erfindungsgemäß in Reihe zu der wenigstens einen Energiespeichereinrichtung geschaltet ist, im Falle einer Notfallsituation des Kraftfahrzeugs zu den elektrisch zu versorgenden elektrischen Verbrauchern führen.
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Bei der wenigstens einen Energiespeichereinrichtung handelt es sich insbesondere um eine Lithium-Batterie. Demzufolge ist die wenigstens eine elektrische Energiespeichereinrichtung insbesondere durch wenigstens eine auf Lithium und/oder einer Lithiumverbindung, wie z. B. Lithium-Eisen-Phosphat und/oder Lithium-Titanat, basierende Energiespeicherzelle ausgebildet ist oder umfasst wenigstens eine auf Lithium und/oder einer Lithiumverbindung basierende Energiespeicherzelle umfasst. Wie im Zusammenhang mit dem Verfahren erwähnt, sind entsprechende Energiespeicherzellen stets in einem Energiespeicherzellengehäuse angeordnet bzw. aufgenommen.
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Bei der wenigstens einen Kondensatoreinrichtung handelt es sich insbesondere um einen Doppelschichtkondensator (engl. „supercap“). Doppelschichtkondensatoren zeichnen sich durch besonders hohe Kapazitätswerte auf und sind für den Einsatz in entsprechenden Energiespeicheranordnungen, d. h. insbesondere in Reihenschaltung zu wenigstens einer „konventionellen“ Energiespeichereinrichtung, sowie für das erfindungsgemäße Prinzip hervorragend geeignet.
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Typischerweise wird die Bordnetzstruktur bei einer Spannung von 12 Volt betrieben. Demnach handelt es sich bei entsprechenden in die Bordnetzstruktur geschalteten elektrischen Verbrauchern typischerweise um 12-Volt-Verbraucher.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug, welches wenigstens eine wie vorstehend beschriebene elektrische Bordnetzstruktur umfasst. Mithin gelten sämtliche Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren sowie sämtliche Ausführungen im Zusammenhang mit der Bordnetzstruktur analog für das Kraftfahrzeug.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
- 1, 2 jeweils eine Prinzipdarstellung einer kraftfahrzeugseitigen Bordnetzstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die 1, 2 zeigen jeweils eine Prinzipdarstellung einer kraftfahrzeugseitigen Bordnetzstruktur 1, d. h. einer einen Teil eines Kraftfahrzeugs 2 bildenden Bordnetzstruktur 1, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die Bordnetzstruktur 1 dient der elektrischen Versorgung von in diese geschalteten elektrischen Verbrauchern 3. Hierzu umfasst die Bordnetzstruktur 1 eine Energiespeicheranordnung 4. Die Energiespeicheranordnung 4 umfasst eine Energiespeichereinrichtung 5 und eine hierzu in Reihe geschaltete Kondensatoreinrichtung 6.
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Bei der Energiespeichereinrichtung 5 handelt es sich um eine Lithium-Batterie, d. h. die Energiespeichereinrichtung 5 besteht aus mehreren elektrisch miteinander verschalteten, z. B. auf Lithium bzw. einer LithiumVerbindung basierenden Energiespeicherzellen (nicht gezeigt). Die Energiespeicherzellen sind jeweils in einem Energiespeicherzellengehäuse (nicht gezeigt) aufgenommen.
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Bei der Kondensatoreinrichtung 6 handelt es sich um einen Doppelschichtkondensator (engl. „supercap“).
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Zwischen die Energiespeichereinrichtung 5 und die Kondensatoreinrichtung 6 ist eine elektrische Wandlereinrichtung 7 geschaltet. Über die elektrische Wandlereinrichtung 7 lassen sich bestimmte elektrische Energieinhalte bzw. elektrische Energiemengen zwischen der Energiespeichereinrichtung 5 und der Kondensatoreinrichtung 6 hin-und-her bewegen. Bei der Wandlereinrichtung 7 handelt es sich um einen Gleichspannungswandler (DC/DC-Wandler). Die Steuerung des Betriebs der Wandlereinrichtung 7 erfolgt über eine Steuereinrichtung 8, welche ebenso einen Teil der Bordnetzstruktur 1 darstellt.
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Die Steuereinrichtung 8 ist ferner dazu eingerichtet, eine zwischen die Energiespeichereinrichtung 5 und die elektrischen Verbraucher 3 geschaltete elektrische Schalteinrichtung 9 anzusteuern. Die Schalteinrichtung 9 kann über die Steuereinrichtung 8 sonach geöffnet und geschlossen werden. Hierzu ist der Steuereinrichtung 8 in den in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispielen eine Relaissteuerung 10 zugeordnet, welche jedoch nicht zwingend notwendig ist, wenn die Steuereinrichtung 8 derart konfiguriert ist, die Schalteinrichtung 9 unmittelbar zu betätigen. Bei der Schalteinrichtung 9 handelt es sich um einen mechanischen oder elektronischen Schalter.
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Die Steuereinrichtung 8 kommuniziert ferner mit einer Notfallinformationsermittlungseinrichtung 11. Die Notfallinformationsermittlungseinrichtung 11 ist dazu eingerichtet, eine eine Notfallsituation des Kraftfahrzeugs 2 betreffende Notfallinformation zu ermitteln.
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Bei einer Notfallsituation handelt es sich beispielsweise um eine Kollision des Kraftfahrzeugs 2 mit wenigstens einem Kollisionsobjekt, wie z. B. einem anderen Verkehrsteilnehmer. Die Notfallinformationsermittlungseinrichtung 11 umfasst daher geeignete Sensoreinrichtungen (nicht gezeigt), über welche sich Kollision des Kraftfahrzeugs 2 ermitteln lassen. Entsprechende Sensoreinrichtungen können als Crash-Sensoren bezeichnet bzw. erachtet werden und sind z. B. als Teil eines Fahrerassistenzsystems (nicht gezeigt) bzw. eines aktiven oder passiven Sicherheitssystems (nicht gezeigt) kraftfahrzeugseitig vorhanden.
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Eine entsprechende Notfallsituation kann jedoch auch dann gegeben sein, wenn ein Schaden, d. h. z. B. eine unkontrollierte Erwärmung, der Energiespeichereinrichtung 5 vorliegt oder sich ankündigt. Diese Fälle können ebenso über von der Notfallinformationsermittlungseinrichtung 11 ermittelte Notfallinformationen abgebildet werden. Die Notfallinformationsermittlungseinrichtung 11 umfasst daher auch geeignete Sensoreinrichtungen (nicht gezeigt), über welche sich sicherheitsrelevante Zustände, wie z. B. die genannte unkontrollierte Erwärmung, der Energiespeichereinrichtung 5 ermitteln lassen. Entsprechende Sensoreinrichtungen können z. B. als Temperatur-Sensoren bezeichnet bzw. erachtet werden.
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Die Steuereinrichtung 8 ist dazu eingerichtet, dass sie bei Vorliegen einer ermittelten Notfallinformation die Schalteinrichtung 9 aus sicherheitsrelevanten Aspekten derart ansteuert, dass die Energiespeichereinrichtung 5 von der Bordnetzstruktur 1, d. h. insbesondere von den in diese geschalteten elektrischen Verbrauchern 3, getrennt wird. Die elektrische Trennung der Energiespeichereinrichtung 5 von der Bordnetzstruktur 1 respektive den in diese geschalteten elektrischen Verbrauchern 3 erfolgt über ein Öffnen der Schalteinrichtung 9.
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Im Allgemeinen wird die Bordnetzstruktur 1 derart betrieben, dass, wenn keine Notfallsituation gegeben ist und somit keine ermittelte Notfallinformation vorliegt, die elektrischen Verbraucher 3 über die gesamte Energiespeicheranordnung 4, d. h. insbesondere über die Energiespeichereinrichtung 5, mit elektrischer Energie versorgt werden. Dieser Zustand ist in 1 dargestellt. Die Schalteinrichtung 9 ist hier geschlossen.
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Sofern eine Notfallsituation gegeben ist und somit eine ermittelte Notfallinformation vorliegt, erfolgt jedoch eine, wie beschriebene, elektrische Trennung der Energiespeichereinrichtung 5 von der Bordnetzstruktur 1 respektive von den in diese geschalteten elektrischen Verbrauchern 3. Dieser Zustand ist in 2 dargestellt. Die Schalteinrichtung 9 ist hier nach entsprechender Ansteuerung durch die Steuereinrichtung 8 geöffnet.
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Um die elektrische Versorgung und somit den Betrieb wenigstens eines Teils der elektrischen Verbraucher 3 auch bei einer gegebenen Notfallsituation und somit bei Vorliegen einer ermittelten Notfallinformation sicherzustellen, werden bestimmte elektrische Verbraucher 3 in diesem Fall über die Kondensatoreinrichtung 6 mit elektrischer Energie versorgt. Die elektrischen Verbraucher 3 werden in diesem Fall nicht über die Energiespeichereinrichtung 5 elektrisch versorgt.
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Die zu dem Zeitpunkt der elektrischen Trennung der Energiespeichereinrichtung 5 von der Bordnetzstruktur 1 respektive der in diese geschalteten elektrischen Verbraucher 3 in der Kondensatoreinrichtung 6 enthaltene Energiemenge wird sonach dazu verwendet, bestimmte elektrische Verbraucher 3 mit elektrischer Energie zu versorgen.
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Ersichtlich ist hierfür eine eigene bzw. separate elektrische Leitungsverbindung 12, z. B. in Form einer eigenen bzw. separaten Klemme, zwischen der Kondensatoreinrichtung 6 und bestimmten elektrischen Verbrauchern 3 eingerichtet.
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Im Allgemeinen werden bei entsprechenden Notfallsituationen ausschließlich bzw. vorrangig sicherheitsrelevante elektrische Verbraucher 3 über die Kondensatoreinrichtung 6 elektrisch versorgt. Es werden also bei entsprechenden Notfallsituationen ausschließlich bzw. vorrangig elektrische Verbraucher 3 elektrisch versorgt, welche im Zusammenhang mit der jeweiligen Notfallsituation des Kraftfahrzeugs 2 sicherheitsrelevante Aufgaben bzw. Funktionen übernehmen können.
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Hierzu zählt beispielsweise eine Türentriegelungseinrichtung zum Entriegeln wenigstens einer kraftfahrzeugseitigen Tür und/oder einer kraftfahrzeugseitigen Heckklappe, eine Fensteröffnungseinrichtung zum Öffnen wenigstens eines kraftfahrzeugseitigen Fensters, eine Beleuchtungseinrichtung zum wenigstens teilweisen Beleuchten einer kraftfahrzeugseitigen Fahrgastzelle und/oder zum wenigstens teilweisen Beleuchten einer das Kraftfahrzeug umgebenden Umgebung, d. h. z. B. eine als Warnblinkanlage betreibbare Beleuchtungseinrichtung, oder eine Kommunikationseinrichtung zum Kommunizieren mit wenigstens einem Kommunikationspartner, insbesondere einer Notfallzentrale und/oder einer Servicezentrale.
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Andere, nicht sicherheitsrelevante elektrische Verbraucher, wie z. B. Multimediaeinrichtungen, Klimaeinrichtungen etc. werden nachrangig bzw. nicht elektrisch versorgt.
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Für den beispielhaften Fall einer geladenen Kondensatoreinrichtung 6 mit einem Energieinhalt bzw. einer Kapazität von 3000 F liegt bei einer Spannung von 2,5 V eine elektrische Ladung von ca. 0,7 Ah vor, welche zur Versorgung entsprechender elektrischer Verbraucher 3 verwendet werden kann. Über diese elektrische Ladung kann beispielsweise ein elektrischer Verbraucher 3 in Form einer Türentriegelungseinrichtung betätigt werden, so dass Fahrzeuginsassen das Kraftfahrzeug 2 verlassen bzw. Rettungskräfte in das Kraftfahrzeug 2 vordringen können.
